Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика для углубленного изучения 1. Механика" -> 49

Физика для углубленного изучения 1. Механика - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика для углубленного изучения 1. Механика — М.: Физматлит, 2004. — 350 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyauglublennogoizucheniya2004.pdf
Предыдущая << 1 .. 43 44 45 46 47 48 < 49 > 50 51 52 53 54 55 .. 149 >> Следующая


Можно, разумеется, перебрать последовательно все возможные варианты и отбросить те, что приводят к нелепому результату. Но проще для исключения подобных проблем сначала рассмотреть эту задачу, предположив, что трения нет. При наличии трения покоившиеся вначале бруски будут либо продолжать покоиться, либо придут в движение в ту же сторону, что и в отсутствие трения. Проделайте самостоятельно соответствующее исследование. Приведем ответ.

Тела покоятся (а = 0) при выполнении условия

т2

sin а — u cos а < — < sin а + ц. cos а.

т,

Сила натяжения нити при этом равна m2g.

Если, например, m2/ml > sin а + ц. cos а, то груз т2 опускается; при этом

m, — т, (sin а + ц cos а)

а — g -----1-------------, T = m2(g-a).

а т, + т2 '

Задачи для самостоятельного решения

1. Склон горы образует угол а с горизонтом. Под каким углом (5 к склону горы следует тянуть за веревку, чтобы равномерно тащить санки в гору с наименьшим усилием? Какова должна быть эта сила?
§ 21. ПРОЯВЛЕНИЯ СУХОГО ТРЕНИЯ

117

2. На наклонной плоскости, составляющей угол а с горизонтом, лежат одна на другой две доски. Возможны ли такие значения масс досок mi и гиг и коэффициентов трения досок о плоскость Ц1 и друг о друга цг, при которых нижняя доска выскальзывала бы из-под верхней? В начальный момент доски покоятся.

3. Наклонная плоскость, составляющая

угол а с горизонтом, движется с горизонтальным ускорением а, направленным так, как показано на рис. 86. Как будет двигаться лежащий на ней брусок, если коэффициент трения бруска о наклонную плоско- Рис. 86. Брусок на плоскости, сть равен ц? движущейся с ускорением

4. Подставка с лежащей на ней монетой

движется поступательно в горизонтальной плоскости по окружности радиуса г с угловой скоростью со. Коэффициент трения монеты о подставку равен ц. Каким будет установившееся движение монеты относительно земли и относительно подставки?

• Что имеют в виду, когда говорят, что некоторый физический процесс описывается в рамках феноменологического подхода?

• Опишите различия между трением покоя и трением скольжения. Чем определяется направление силы трения покоя и силы трения скольжения?

• Как может быть направлена полная сила взаимодействия тела с поверхностью, к которой оно прижато? На какой максимальный угол может эта сила отклоняться от нормали к поверхности при сухом трении?

• Какой способ перемещения ящика по шероховатому горизонтальному полу требует меньших усилий: когда ящик толкают или когда его тянут?

§ 21. Проявления сухого трения

Использованный в предыдущем параграфе феноменологический подход позволил нам описать основные закономерности сухого трения, не вникая в детали физического механизма его возникновения. Эти закономерности могут получить естественное качественное объяснение, если рассматривать механизм возникновения трения на молекулярном уровне.

Как мы уже знаем, когда одно сухое тело скользит по поверхности другого, сила трения практически не зависит от скорости и площади их соприкосновения, но зависит от рода поверхностей и от силы, прижимающей тела друг к другу. На первый взгляд не ясно, почему закономерность оказывается такой простой.

Природа сил трения. Рассмотрим более детально границу соприкосновения двух тел. Под микроскопом поверхность тела испещ-
118

II. ДИНАМИКА

рена неровностями и состоит из своего рода впадин, равнин и холмов (рис. 87). Можно подумать, что трение обусловлено зацеплением выпуклостей друг за друга, но тогда сила трения должна

была бы увеличиваться при увеличении площади поверхности соприкосновения тел. Однако опыт показывает, что это не так. Трение в действительности обусловлено не зацеплением выпуклостей друг за друга, а взаимодействием тел в точках соприкосновения на молекулярном уровне. Одним из подтверждений этого служит тот факт, что между очень гладкими поверхностями существует большое трение скольжения. Известно, как трудно протянуть электрический провод с гладкой изоляцией сквозь оболочку, шероховатый провод протянуть гораздо легче. Используемые в машиностроении стальные измерительные калибры с тщательно отполированными торцами (так называемые плитки Иоган-сона) благодаря межмолекулярному взаимодействию настолько

сильно слипаются друг с другом, что для их разделения прихо-

дится прилагать значительные усилия.

Молекулярная модель трения объясняет, почему сила сухого трения не зависит от площади соприкосновения тел. Когда одно тело помещается на другое, только незначительный процент видимой площади соприкосновения действительно находится в контакте на молекулярном уровне. Тела практически соприкасаются лишь выпуклостями на своих неровных поверхностях. Фактическая площадь соприкосновения тел зависит от силы, прижимающей их друг к другу, и в первом приближении пропорциональна этой силе. Для показанных на рис. 76 прямоугольных брусков действительная область соприкосновения одинакова независимо от того, как они стоят. В данном случае эта область определяется только весом, а вес один и тот же при любом положении брусков. Если же сверху на брусок положить еще какой-нибудь груз, то брусок осядет немного ниже, так что действительная область соприкосновения на молекулярном уровне увеличится пропорционально прижимающей силе, хотя видимая площадь контакта останется такой же. Отсюда следует, что сила сухого трения должна быть пропорциональна прижимающей силе.
Предыдущая << 1 .. 43 44 45 46 47 48 < 49 > 50 51 52 53 54 55 .. 149 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed